JP2003129212A - 溶射方法 - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成する
ことができる溶射方法を提供する。 【解決手段】 溶射は、供給機から搬送チューブ１６を
経由して供給される粉末材料を溶射ガン１１において加
熱して軟化又は溶融させて吐出することにより行われ
る。このとき溶射ガン１１においては、加熱して軟化又
は溶融された粉末材料が、噴出口１８から噴出される圧
縮ガスによる筒状の気流２０の内側を通過して吐出され
る。また供給機においては、フィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料が吸引され
る。なお粉末材料は、小粒子径側からの積算粒子体積が
全粒子体積の９０％に相当する粒子径（Ｄ９０％）が２
０μｍ以下のものが用いられる。
ことができる溶射方法を提供する。 【解決手段】 溶射は、供給機から搬送チューブ１６を
経由して供給される粉末材料を溶射ガン１１において加
熱して軟化又は溶融させて吐出することにより行われ
る。このとき溶射ガン１１においては、加熱して軟化又
は溶融された粉末材料が、噴出口１８から噴出される圧
縮ガスによる筒状の気流２０の内側を通過して吐出され
る。また供給機においては、フィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料が吸引され
る。なお粉末材料は、小粒子径側からの積算粒子体積が
全粒子体積の９０％に相当する粒子径（Ｄ９０％）が２
０μｍ以下のものが用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材上に溶射皮膜
を形成するための溶射方法に関するものである。
を形成するための溶射方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶射皮膜は、溶射材料を加熱して軟化又
は溶融させたものを基材に吹き付けて形成されるので、
本質的にその表面は平滑でなく粗面である。また同じ理
由から溶射皮膜は、本質的にポーラスな構造であって、
貫通気孔（溶射皮膜を貫通して基材から溶射皮膜の表面
に達する気孔）を含むことがある。
は溶融させたものを基材に吹き付けて形成されるので、
本質的にその表面は平滑でなく粗面である。また同じ理
由から溶射皮膜は、本質的にポーラスな構造であって、
貫通気孔（溶射皮膜を貫通して基材から溶射皮膜の表面
に達する気孔）を含むことがある。
【０００３】このように溶射皮膜の表面が粗面であるこ
とから、例えば製紙ロールなど表面に平滑性が要求され
る用途では、目的の表面粗さを得るべく溶射施工の後に
研磨加工が行われている。ところが、溶射皮膜は一般に
硬度が高いものが多く、その研磨加工は困難な場合があ
る。特に溶射材料としてサーメットを用いた場合には、
研磨加工にダイヤモンド砥粒を使用する必要があってコ
ストも非常にかかる。従って、溶射施工後の研磨加工を
省略又は簡易化できるような表面粗さの小さい溶射皮膜
を形成するための手段が求められている。
とから、例えば製紙ロールなど表面に平滑性が要求され
る用途では、目的の表面粗さを得るべく溶射施工の後に
研磨加工が行われている。ところが、溶射皮膜は一般に
硬度が高いものが多く、その研磨加工は困難な場合があ
る。特に溶射材料としてサーメットを用いた場合には、
研磨加工にダイヤモンド砥粒を使用する必要があってコ
ストも非常にかかる。従って、溶射施工後の研磨加工を
省略又は簡易化できるような表面粗さの小さい溶射皮膜
を形成するための手段が求められている。
【０００４】また、メッキの代替技術として溶射を用い
る場合など用途によっては貫通気孔のない溶射皮膜が要
求されることがあるが、従来はそうした場合、溶射皮膜
にある程度の厚み（数百μｍ）を持たせることで貫通気
孔を防ぐようにしていた。ところが、基本的に厚みを増
すほどコストが嵩むので、できるだけ薄膜であることが
望ましい。従って、薄膜であっても貫通気孔を含まない
ような溶射皮膜を形成するための手段も求められてい
る。
る場合など用途によっては貫通気孔のない溶射皮膜が要
求されることがあるが、従来はそうした場合、溶射皮膜
にある程度の厚み（数百μｍ）を持たせることで貫通気
孔を防ぐようにしていた。ところが、基本的に厚みを増
すほどコストが嵩むので、できるだけ薄膜であることが
望ましい。従って、薄膜であっても貫通気孔を含まない
ような溶射皮膜を形成するための手段も求められてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうした期待に応える
手段の一つに、溶射材料とされる粉末材料の細粒化が考
えられる。すなわち、細粒の粉末材料を溶射すること
で、得られる溶射皮膜の表面粗さを小さくするととも
に、皮膜の緻密化により貫通気孔を防ぐというものであ
る。しかし、溶射材料が細粒の粉末材料の場合には以下
のような問題が新たに生じる。
手段の一つに、溶射材料とされる粉末材料の細粒化が考
えられる。すなわち、細粒の粉末材料を溶射すること
で、得られる溶射皮膜の表面粗さを小さくするととも
に、皮膜の緻密化により貫通気孔を防ぐというものであ
る。しかし、溶射材料が細粒の粉末材料の場合には以下
のような問題が新たに生じる。
【０００６】まず、溶射機において、スピッティングと
呼ばれる現象が起こることがある。スピッティングと
は、溶融した粉末材料が溶射機の噴射ノズル内に付着・
堆積し、時にはその付着物が脱落して皮膜内部に取り込
まれてしまうことをいう。スピッティングは、溶射皮膜
の品質低下の原因になるだけでなく、溶射皮膜の形成そ
のものの妨げにもなる。溶射材料が細粒の粉末材料であ
るときにスピッティングが起こりやすいのは、細粒の場
合、粉末材料が過溶融して噴射ノズルに対して付着しや
すくなるためである。
呼ばれる現象が起こることがある。スピッティングと
は、溶融した粉末材料が溶射機の噴射ノズル内に付着・
堆積し、時にはその付着物が脱落して皮膜内部に取り込
まれてしまうことをいう。スピッティングは、溶射皮膜
の品質低下の原因になるだけでなく、溶射皮膜の形成そ
のものの妨げにもなる。溶射材料が細粒の粉末材料であ
るときにスピッティングが起こりやすいのは、細粒の場
合、粉末材料が過溶融して噴射ノズルに対して付着しや
すくなるためである。
【０００７】また、供給機では、細粒化に伴う粉末材料
の流動性の低下が原因となって、脈動やブリッジ（架
橋）などの問題が生じる。供給機から溶射機への粉末材
料の供給が脈動により安定しないと、溶射皮膜の品質は
大きく低下する。また、粉末材料がブリッジを形成する
と溶射機への粉末材料の円滑な供給が不可能となり、最
悪の場合供給が停止してしまう。
の流動性の低下が原因となって、脈動やブリッジ（架
橋）などの問題が生じる。供給機から溶射機への粉末材
料の供給が脈動により安定しないと、溶射皮膜の品質は
大きく低下する。また、粉末材料がブリッジを形成する
と溶射機への粉末材料の円滑な供給が不可能となり、最
悪の場合供給が停止してしまう。
【０００８】従って、従来は緻密で表面粗さの小さい溶
射皮膜を形成することは極めて困難であった。本発明
は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目して
なされたものである。その目的とするところは、緻密で
表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる溶射
方法を提供することにある。
射皮膜を形成することは極めて困難であった。本発明
は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目して
なされたものである。その目的とするところは、緻密で
表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる溶射
方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、供給機から連結配管を
経由して供給される粉末材料を溶射機において加熱して
軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、小粒子
径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に相当す
る粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末材料を
使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料の表面
近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズルの上流
側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端部近傍
の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負圧とす
ることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する機構を
有した供給機を使用し、加熱して軟化又は溶融された粉
末材料を、噴出口から噴出される圧縮ガスによる筒状の
気流の内側を通過させて吐出する機構を有した溶射機を
使用することを要旨とする。
めに、請求項１に記載の発明は、供給機から連結配管を
経由して供給される粉末材料を溶射機において加熱して
軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、小粒子
径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に相当す
る粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末材料を
使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料の表面
近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズルの上流
側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端部近傍
の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負圧とす
ることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する機構を
有した供給機を使用し、加熱して軟化又は溶融された粉
末材料を、噴出口から噴出される圧縮ガスによる筒状の
気流の内側を通過させて吐出する機構を有した溶射機を
使用することを要旨とする。
【００１０】請求項２に記載の発明は、供給機から連結
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、噴射ノズル内で燃料及び
酸素を燃焼させ、そのときに生じる燃焼ガスによって同
噴射ノズル内で粉末材料を加熱して軟化又は溶融させて
加速し、同噴射ノズルから直接外部に吐出する機構を有
した溶射機を使用することを要旨とする。
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、噴射ノズル内で燃料及び
酸素を燃焼させ、そのときに生じる燃焼ガスによって同
噴射ノズル内で粉末材料を加熱して軟化又は溶融させて
加速し、同噴射ノズルから直接外部に吐出する機構を有
した溶射機を使用することを要旨とする。
【００１１】請求項３に記載の発明は、供給機から連結
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、加熱して軟化又は溶融さ
れた粉末材料を、８センチメートル以下の長さの噴射ノ
ズルを通過して吐出する機構を有した溶射機を使用する
ことを要旨とする。
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、加熱して軟化又は溶融さ
れた粉末材料を、８センチメートル以下の長さの噴射ノ
ズルを通過して吐出する機構を有した溶射機を使用する
ことを要旨とする。
【００１２】請求項４に記載の発明は、供給機から連結
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、吐出口の外部で粉末材料
を加熱して軟化又は溶融させて加速する機構を有したプ
ラズマ溶射機を使用することを要旨とする。
配管を経由して供給される粉末材料を溶射機において加
熱して軟化又は溶融させて吐出する溶射方法であって、
小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、貯留槽に貯留される粉末材料
の表面近傍に前記連結配管に接続されたフィードノズル
の上流側端部を配置し、そのフィードノズルの上流側端
部近傍の雰囲気に比べてフィードノズル内の雰囲気を負
圧とすることでフィードノズル内に粉末材料を吸引する
機構を有した供給機を使用し、吐出口の外部で粉末材料
を加熱して軟化又は溶融させて加速する機構を有したプ
ラズマ溶射機を使用することを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を具体化した第１の実施形態について図面に基づき説明
する。
を具体化した第１の実施形態について図面に基づき説明
する。
【００１４】本実施形態における溶射システムは、図１
に示す溶射機としての高速フレーム溶射ガン１１（以
下、溶射ガン１１ともいう。）と図２に示す供給機１２
を備えている。
に示す溶射機としての高速フレーム溶射ガン１１（以
下、溶射ガン１１ともいう。）と図２に示す供給機１２
を備えている。
【００１５】まず、図１に基づいて溶射ガン１１につい
て説明する。溶射ガン１１は溶射材料としての粉末材料
を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶融させて吐出するため
のものである。溶射ガン１１の内部には燃焼室１３が形
成されている。その燃焼室１３に連通し、溶射ガン１１
の後端（図１（ａ）では左側）で外部に開口する第１の
空孔１４は、燃焼室１３内に導入される燃料及び酸素の
流路となる。また、同じく燃焼室１３に連通し、溶射ガ
ン１１の前端（図１（ａ）では右側）で外部に開口する
第２の空孔１５は、燃焼室１３内で燃料及び空気が燃焼
したときに生じる高温高圧の燃焼ガスの流路となる。
て説明する。溶射ガン１１は溶射材料としての粉末材料
を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶融させて吐出するため
のものである。溶射ガン１１の内部には燃焼室１３が形
成されている。その燃焼室１３に連通し、溶射ガン１１
の後端（図１（ａ）では左側）で外部に開口する第１の
空孔１４は、燃焼室１３内に導入される燃料及び酸素の
流路となる。また、同じく燃焼室１３に連通し、溶射ガ
ン１１の前端（図１（ａ）では右側）で外部に開口する
第２の空孔１５は、燃焼室１３内で燃料及び空気が燃焼
したときに生じる高温高圧の燃焼ガスの流路となる。
【００１６】溶射ガン１１の前端には、供給機１２（図
２参照）から延びる連結配管としての搬送チューブ１６
が接続されている。この搬送チューブ１６は、第２の空
孔１５の前側の開口（下流側の開口）に近接する位置で
第２の空孔１５内に連通している。このため、搬送チュ
ーブ１６を経由して供給機１２から溶射ガン１１へと搬
送される粉末材料は、第２の空孔１５の前側の開口（下
流側の開口）に近接する位置において溶射ガン１１に供
給されるようになっている。
２参照）から延びる連結配管としての搬送チューブ１６
が接続されている。この搬送チューブ１６は、第２の空
孔１５の前側の開口（下流側の開口）に近接する位置で
第２の空孔１５内に連通している。このため、搬送チュ
ーブ１６を経由して供給機１２から溶射ガン１１へと搬
送される粉末材料は、第２の空孔１５の前側の開口（下
流側の開口）に近接する位置において溶射ガン１１に供
給されるようになっている。
【００１７】第２の空孔１５の中途には、前向きの（第
２の空孔１５の下流側開口の方向に向いた）段差面１７
が形成されている。この段差面１７は、前記搬送チュー
ブ１６の先端開口よりも後側（上流側）に位置してい
る。段差面１７には圧縮空気（圧縮ガス）の噴出口１８
が形成されており、図示しない圧縮空気の供給源から溶
射ガン１１に供給される圧縮空気が導入路１９を経て噴
出口１８から噴出されるようになっている。また前記噴
出口１８は段差面１７に円環状に複数形成され、噴出口
１８から噴出される圧縮空気は、第２の空孔１５の壁部
に沿って前方へと流れるようになっている。このため、
噴出口１８の前方には、噴出口から噴出される圧縮空気
により筒状の気流２０が形成されることになる。
２の空孔１５の下流側開口の方向に向いた）段差面１７
が形成されている。この段差面１７は、前記搬送チュー
ブ１６の先端開口よりも後側（上流側）に位置してい
る。段差面１７には圧縮空気（圧縮ガス）の噴出口１８
が形成されており、図示しない圧縮空気の供給源から溶
射ガン１１に供給される圧縮空気が導入路１９を経て噴
出口１８から噴出されるようになっている。また前記噴
出口１８は段差面１７に円環状に複数形成され、噴出口
１８から噴出される圧縮空気は、第２の空孔１５の壁部
に沿って前方へと流れるようになっている。このため、
噴出口１８の前方には、噴出口から噴出される圧縮空気
により筒状の気流２０が形成されることになる。
【００１８】また、燃焼室１３の外側には、燃焼室１３
を冷却するための冷却媒体の流路２１が形成されてい
る。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から溶射
ガン１１に供給され、導入路２２を経て前記流路２１へ
と導入された後、導出路２３から溶射ガン１１の外に排
出されるようになっている。
を冷却するための冷却媒体の流路２１が形成されてい
る。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から溶射
ガン１１に供給され、導入路２２を経て前記流路２１へ
と導入された後、導出路２３から溶射ガン１１の外に排
出されるようになっている。
【００１９】次に、図２に基づいて供給機１２について
説明する。供給機１２は、溶射材料としての粉末材料を
前記溶射ガン１１に供給するためのものである。供給機
１２には、粉末材料を貯留する貯留槽２４が備えられて
いる。この貯留槽２４は密閉容器２５内に収容されてい
る。また貯留槽２４には、フィードノズル２６が配設さ
れている。このフィードノズル２６の下端（上流側端
部）は、貯留槽２４に貯留された粉末材料の表面近傍に
位置し、上端（下流側端部）は前記搬送チューブ１６
（図１参照）に接続されて密閉容器２５の外側に導出さ
れている。なお、「フィードノズル２６の下端が、貯留
槽２４に貯留された粉末材料の表面近傍に位置」すると
いうのは、フィードノズル２６の下端と粉末材料の表面
との間に若干の隙間がある状態はもちろん、フィードノ
ズル２６の下端が粉末材料の表面に接した状態、及びフ
ィードノズル２６の下端が粉末材料内に若干埋没された
状態も含むものである。
説明する。供給機１２は、溶射材料としての粉末材料を
前記溶射ガン１１に供給するためのものである。供給機
１２には、粉末材料を貯留する貯留槽２４が備えられて
いる。この貯留槽２４は密閉容器２５内に収容されてい
る。また貯留槽２４には、フィードノズル２６が配設さ
れている。このフィードノズル２６の下端（上流側端
部）は、貯留槽２４に貯留された粉末材料の表面近傍に
位置し、上端（下流側端部）は前記搬送チューブ１６
（図１参照）に接続されて密閉容器２５の外側に導出さ
れている。なお、「フィードノズル２６の下端が、貯留
槽２４に貯留された粉末材料の表面近傍に位置」すると
いうのは、フィードノズル２６の下端と粉末材料の表面
との間に若干の隙間がある状態はもちろん、フィードノ
ズル２６の下端が粉末材料の表面に接した状態、及びフ
ィードノズル２６の下端が粉末材料内に若干埋没された
状態も含むものである。
【００２０】前記密閉容器２５には、同容器２５内にキ
ャリアガス（例えば窒素ガス）を導入するための導入口
２７が形成されている。この導入口２７から密閉容器２
５内にキャリアガスを送り込むと、フィードノズル２６
の下端近傍の雰囲気に比べてフィードノズル２６内の雰
囲気が負圧となるので、粉末材料がキャリアガスと一緒
にフィードノズル２６内に吸引される。フィードノズル
２６内に吸引された粉末材料は、キャリアガスとともに
搬送チューブ１６を経由して溶射ガン１１へと搬送され
る。
ャリアガス（例えば窒素ガス）を導入するための導入口
２７が形成されている。この導入口２７から密閉容器２
５内にキャリアガスを送り込むと、フィードノズル２６
の下端近傍の雰囲気に比べてフィードノズル２６内の雰
囲気が負圧となるので、粉末材料がキャリアガスと一緒
にフィードノズル２６内に吸引される。フィードノズル
２６内に吸引された粉末材料は、キャリアガスとともに
搬送チューブ１６を経由して溶射ガン１１へと搬送され
る。
【００２１】なお、フィードノズル２６はステッピング
モータ２８によりギヤ機構２９を介して上下動可能な構
成となっている。ステッピングモータ２８の駆動は、レ
ーザ式センサ３０によって検出される貯留槽２４内の粉
末材料の表面の位置情報に基づいてフィードノズルコン
トローラ３１によって制御されるようになっている。ま
たフィーダーコントローラ３２は、重量センサ３３によ
って検出される粉末材料の供給速度の情報に基づいてフ
ィードノズルコントローラ３１をフィードバック制御で
きるようになっている。これらの機構により、供給機１
２から溶射ガン１１への粉末材料の供給速度を任意に設
定することが可能となっている。さらに前記貯留槽２４
は、モータ３４で回転駆動されるようになっており、な
らし部材（図示略）により粉末材料の表面をならすこと
ができるようになっている。
モータ２８によりギヤ機構２９を介して上下動可能な構
成となっている。ステッピングモータ２８の駆動は、レ
ーザ式センサ３０によって検出される貯留槽２４内の粉
末材料の表面の位置情報に基づいてフィードノズルコン
トローラ３１によって制御されるようになっている。ま
たフィーダーコントローラ３２は、重量センサ３３によ
って検出される粉末材料の供給速度の情報に基づいてフ
ィードノズルコントローラ３１をフィードバック制御で
きるようになっている。これらの機構により、供給機１
２から溶射ガン１１への粉末材料の供給速度を任意に設
定することが可能となっている。さらに前記貯留槽２４
は、モータ３４で回転駆動されるようになっており、な
らし部材（図示略）により粉末材料の表面をならすこと
ができるようになっている。
【００２２】上記の溶射ガン１１と供給機１２を備えた
溶射システム及びその溶射システムを用いた溶射方法で
溶射材料として用いられる粉末材料は、小粒子径側から
の積算粒子体積が全粒子体積の９０％に相当する粒子径
（Ｄ９０％）が２０μｍ以下であることが必須である。
Ｄ９０％が２０μｍを超えると、緻密で表面粗さの小さ
い溶射皮膜を形成することができないからである。
溶射システム及びその溶射システムを用いた溶射方法で
溶射材料として用いられる粉末材料は、小粒子径側から
の積算粒子体積が全粒子体積の９０％に相当する粒子径
（Ｄ９０％）が２０μｍ以下であることが必須である。
Ｄ９０％が２０μｍを超えると、緻密で表面粗さの小さ
い溶射皮膜を形成することができないからである。
【００２３】次に、上記のように構成された溶射システ
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン１１へと搬送された粉末材料は、第２の
空孔１５の前側の開口（下流側の開口）に近接する位置
において溶射ガン１１に供給される。このとき、燃焼室
１３で燃料及び酸素を燃焼させると同時に噴出口１８か
ら圧縮空気を噴出させると、粉末材料が、第２の空孔１
５を通過する燃焼ガスによって加熱されて軟化又は溶融
するとともに第２の空孔１５の下流側の開口方向に加速
される。そして、軟化状態又は溶融状態の粉末材料は、
噴出口１８から噴出される圧縮空気による筒状の気流２
０の内側を通過して第２の空孔１５の下流側の開口から
吐出される。
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン１１へと搬送された粉末材料は、第２の
空孔１５の前側の開口（下流側の開口）に近接する位置
において溶射ガン１１に供給される。このとき、燃焼室
１３で燃料及び酸素を燃焼させると同時に噴出口１８か
ら圧縮空気を噴出させると、粉末材料が、第２の空孔１
５を通過する燃焼ガスによって加熱されて軟化又は溶融
するとともに第２の空孔１５の下流側の開口方向に加速
される。そして、軟化状態又は溶融状態の粉末材料は、
噴出口１８から噴出される圧縮空気による筒状の気流２
０の内側を通過して第２の空孔１５の下流側の開口から
吐出される。
【００２４】本実施形態によって得られる効果につい
て、以下に記載する。 ・ 溶射ガン１１に搬送された粉末材料は、噴出口１８
から噴出される圧縮空気による筒状の気流２０の内側で
軟化又は溶融され、同筒状の気流２０の内側を通過して
第２の空孔１５の下流側の開口から吐出される。このた
め、細粒の粉末材料を使用した場合であっても、軟化又
は溶融された粉末材料が第２の空孔１５内に付着・堆積
することがなく、スピッティングの発生を効果的に抑制
することができる。
て、以下に記載する。 ・ 溶射ガン１１に搬送された粉末材料は、噴出口１８
から噴出される圧縮空気による筒状の気流２０の内側で
軟化又は溶融され、同筒状の気流２０の内側を通過して
第２の空孔１５の下流側の開口から吐出される。このた
め、細粒の粉末材料を使用した場合であっても、軟化又
は溶融された粉末材料が第２の空孔１５内に付着・堆積
することがなく、スピッティングの発生を効果的に抑制
することができる。
【００２５】・ フィードノズル２６の下端近傍の雰囲
気に比べてフィードノズル２６内の雰囲気を負圧とする
ことで、粉末材料がキャリアガスと一緒にフィードノズ
ル２６内に吸引される構成であるので、粉末材料のフィ
ードノズル２６への取り込みは粉末材料の流動性に依存
しない。従って、細粒の粉末材料を使用した場合であっ
てもブリッジ及び脈動の発生を効果的に抑制することが
できる。
気に比べてフィードノズル２６内の雰囲気を負圧とする
ことで、粉末材料がキャリアガスと一緒にフィードノズ
ル２６内に吸引される構成であるので、粉末材料のフィ
ードノズル２６への取り込みは粉末材料の流動性に依存
しない。従って、細粒の粉末材料を使用した場合であっ
てもブリッジ及び脈動の発生を効果的に抑制することが
できる。
【００２６】・ 溶射ガン１１におけるスピッティング
並びに供給機１２におけるブリッジ及び脈動を効果的に
抑制することができるので、細粒の粉末材料であっても
安定して供給及び溶射を行うことができる。よって、緻
密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができ
る。
並びに供給機１２におけるブリッジ及び脈動を効果的に
抑制することができるので、細粒の粉末材料であっても
安定して供給及び溶射を行うことができる。よって、緻
密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができ
る。
【００２７】（第２の実施形態）以下、本発明を具体化
した第２の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図３に示
す高速フレーム溶射ガン４１（以下、溶射ガン４１とも
いう。）を使用したものである。従って、供給機１２及
び粉末材料については前記第１実施形態のものと同一で
あるので、その説明は省略する。
した第２の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図３に示
す高速フレーム溶射ガン４１（以下、溶射ガン４１とも
いう。）を使用したものである。従って、供給機１２及
び粉末材料については前記第１実施形態のものと同一で
あるので、その説明は省略する。
【００２８】図３に基づいて溶射ガン４１について説明
する。溶射ガン４１は、前記第１実施形態の溶射ガン１
１と同じく、粉末材料を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶
融させて吐出するためのものである。溶射ガン４１は噴
射ノズル４２を備えている。この噴射ノズル４２は溶射
ガン４１の前端（図３では右側）で直接外部に開口して
いる。また、前記噴射ノズル４２に連通し、溶射ガン４
１の後端（図３では左下方）で外部に開口する第１の空
孔４３，４４は、噴射ノズル４２内に燃料及び酸素を導
入するための流路となる。すなわち、燃料及び酸素は、
第１の空孔４３，４４を経由して噴射ノズル４２内に直
接導入され、同噴射ノズル４２内で燃焼されるようにな
っている。
する。溶射ガン４１は、前記第１実施形態の溶射ガン１
１と同じく、粉末材料を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶
融させて吐出するためのものである。溶射ガン４１は噴
射ノズル４２を備えている。この噴射ノズル４２は溶射
ガン４１の前端（図３では右側）で直接外部に開口して
いる。また、前記噴射ノズル４２に連通し、溶射ガン４
１の後端（図３では左下方）で外部に開口する第１の空
孔４３，４４は、噴射ノズル４２内に燃料及び酸素を導
入するための流路となる。すなわち、燃料及び酸素は、
第１の空孔４３，４４を経由して噴射ノズル４２内に直
接導入され、同噴射ノズル４２内で燃焼されるようにな
っている。
【００２９】さらに、同じく噴射ノズル４２に連通し、
溶射ガン４１の後端（図３では左側）で外部に開口する
第２の空孔４５は、供給機１２（図２参照）から延びる
搬送チューブ１６（図３には示さず）に連通接続されて
いる。このため、搬送チューブ１６を経由して供給機１
２から溶射ガン４１へと搬送される粉末材料は、噴射ノ
ズル４２内において溶射ガン４１に供給されるようにな
っている。一方、噴射ノズル４２の外側には、噴射ノズ
ル４２を冷却するための冷却媒体（エア）の流路４６が
形成されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供
給源から溶射ガン４１に供給されて前記流路４６へと導
入されるようになっている。
溶射ガン４１の後端（図３では左側）で外部に開口する
第２の空孔４５は、供給機１２（図２参照）から延びる
搬送チューブ１６（図３には示さず）に連通接続されて
いる。このため、搬送チューブ１６を経由して供給機１
２から溶射ガン４１へと搬送される粉末材料は、噴射ノ
ズル４２内において溶射ガン４１に供給されるようにな
っている。一方、噴射ノズル４２の外側には、噴射ノズ
ル４２を冷却するための冷却媒体（エア）の流路４６が
形成されている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供
給源から溶射ガン４１に供給されて前記流路４６へと導
入されるようになっている。
【００３０】次に、上記のように構成された溶射システ
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン４１へと搬送された粉末材料は、噴射ノ
ズル４２内において溶射ガン４１に供給される。このと
き、噴射ノズル２で燃料及び酸素を燃焼させると、噴射
ノズル４２内において粉末材料が燃焼ガスによって加熱
されて軟化又は溶融する。そして、軟化状態又は溶融状
態の粉末材料は、噴射ノズル４２内を溶射ガン４１の前
端（図３では右側）側の開口方向に加速され、同開口か
ら外部に吐出される。
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン４１へと搬送された粉末材料は、噴射ノ
ズル４２内において溶射ガン４１に供給される。このと
き、噴射ノズル２で燃料及び酸素を燃焼させると、噴射
ノズル４２内において粉末材料が燃焼ガスによって加熱
されて軟化又は溶融する。そして、軟化状態又は溶融状
態の粉末材料は、噴射ノズル４２内を溶射ガン４１の前
端（図３では右側）側の開口方向に加速され、同開口か
ら外部に吐出される。
【００３１】本実施形態によれば、噴射ノズル４２内で
燃料及び酸素を燃焼させ、そのときに生じる燃焼ガスに
よって同噴射ノズル４２内で粉末材料を加熱して軟化又
は溶融させて加速し、同噴射ノズル４２から直接外部に
吐出する。このため、細粒の粉末材料を使用した場合で
あっても、軟化又は溶融された粉末材料が付着・堆積す
ることがなく、スピッティングの発生を効果的に抑制す
ることができる。よって、緻密で表面粗さの小さい溶射
皮膜を形成することができる。
燃料及び酸素を燃焼させ、そのときに生じる燃焼ガスに
よって同噴射ノズル４２内で粉末材料を加熱して軟化又
は溶融させて加速し、同噴射ノズル４２から直接外部に
吐出する。このため、細粒の粉末材料を使用した場合で
あっても、軟化又は溶融された粉末材料が付着・堆積す
ることがなく、スピッティングの発生を効果的に抑制す
ることができる。よって、緻密で表面粗さの小さい溶射
皮膜を形成することができる。
【００３２】なお、本実施形態における溶射ガン４１は
燃焼室を備えていないので、燃焼室を備えた従来の高速
フレーム溶射機に比べて粉末材料の飛行速度が遅く、得
られる溶射皮膜は気孔を多く含んだものになるおそれが
ある。しかし、本実施形態で使用される溶射材料はＤ９
０％が２０μｍ以下と細粒の粉末材料であるので、軟化
又は溶融しやすい。しかも、溶射ガン４１は、一般に燃
料としてプロピレンと酸素を使用するので、噴射ノズル
で発生する燃焼ガスの温度が高く、従来の高速フレーム
溶射機に比べて粉末材料をより軟化又は溶融させた状態
とすることができる。このため、粉末材料の飛行速度が
遅くても溶射皮膜を緻密化することができる。ここで本
明細書中における噴射ノズルとは、軟化又は溶融状態の
粉末材料が外部に吐出されるときの流路となるもので、
燃焼室を備えている場合は燃焼室から小径に絞りこまれ
た部分をいう。
燃焼室を備えていないので、燃焼室を備えた従来の高速
フレーム溶射機に比べて粉末材料の飛行速度が遅く、得
られる溶射皮膜は気孔を多く含んだものになるおそれが
ある。しかし、本実施形態で使用される溶射材料はＤ９
０％が２０μｍ以下と細粒の粉末材料であるので、軟化
又は溶融しやすい。しかも、溶射ガン４１は、一般に燃
料としてプロピレンと酸素を使用するので、噴射ノズル
で発生する燃焼ガスの温度が高く、従来の高速フレーム
溶射機に比べて粉末材料をより軟化又は溶融させた状態
とすることができる。このため、粉末材料の飛行速度が
遅くても溶射皮膜を緻密化することができる。ここで本
明細書中における噴射ノズルとは、軟化又は溶融状態の
粉末材料が外部に吐出されるときの流路となるもので、
燃焼室を備えている場合は燃焼室から小径に絞りこまれ
た部分をいう。
【００３３】（第３の実施形態）以下、本発明を具体化
した第３の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図４に示
す高速フレーム溶射ガン５１（以下、溶射ガン５１とも
いう。）を使用したものである。従って、供給機１２及
び粉末材料については前記第１実施形態のものと同一で
あるので、その説明は省略する。
した第３の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図４に示
す高速フレーム溶射ガン５１（以下、溶射ガン５１とも
いう。）を使用したものである。従って、供給機１２及
び粉末材料については前記第１実施形態のものと同一で
あるので、その説明は省略する。
【００３４】図４に基づいて溶射ガン５１について説明
する。溶射ガン５１は、前記第１実施形態の溶射ガン１
１と同じく粉末材料を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶融
させて吐出するためのものである。溶射ガン５１の内部
には燃焼室５２が形成されている。その燃焼室５２に連
通し、溶射ガン５１の後端（図４では左側）で外部に開
口する第１の空孔５３，５４は、燃焼室５２内に導入さ
れる燃料及び酸素の流路となる。また、同じく燃焼室５
２に連通し、溶射ガン５１の前端（図４では右側）で外
部に開口する第２の空孔５５は、燃焼室５２内で燃料及
び酸素が燃焼したときに生じる高温高圧の燃焼ガスの流
路となる。前記第２の空孔５５には、供給機１２（図２
参照）から延びる搬送チューブ１６が連通接続されてい
る。このため、搬送チューブ１６を経由して供給機１２
から溶射ガン５１へと搬送される粉末材料は、第２の空
孔５５内において溶射ガン５１に供給されるようになっ
ている。一方、燃焼室５２の外側には、燃焼室５２を冷
却するための冷却媒体（冷却水）の流路５６が形成され
ている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から
溶射ガン５１に供給されて前記流路５６へと導入される
ようになっている。
する。溶射ガン５１は、前記第１実施形態の溶射ガン１
１と同じく粉末材料を燃焼ガスで加熱して軟化又は溶融
させて吐出するためのものである。溶射ガン５１の内部
には燃焼室５２が形成されている。その燃焼室５２に連
通し、溶射ガン５１の後端（図４では左側）で外部に開
口する第１の空孔５３，５４は、燃焼室５２内に導入さ
れる燃料及び酸素の流路となる。また、同じく燃焼室５
２に連通し、溶射ガン５１の前端（図４では右側）で外
部に開口する第２の空孔５５は、燃焼室５２内で燃料及
び酸素が燃焼したときに生じる高温高圧の燃焼ガスの流
路となる。前記第２の空孔５５には、供給機１２（図２
参照）から延びる搬送チューブ１６が連通接続されてい
る。このため、搬送チューブ１６を経由して供給機１２
から溶射ガン５１へと搬送される粉末材料は、第２の空
孔５５内において溶射ガン５１に供給されるようになっ
ている。一方、燃焼室５２の外側には、燃焼室５２を冷
却するための冷却媒体（冷却水）の流路５６が形成され
ている。冷却媒体は、図示しない冷却媒体の供給源から
溶射ガン５１に供給されて前記流路５６へと導入される
ようになっている。
【００３５】次に、上記のように構成された溶射システ
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン５１へと搬送された粉末材料は、第２の
空孔５５内において溶射ガン５１に供給される。このと
き、燃焼室５２で燃料及び酸素を燃焼させると、粉末材
料が、第２の空孔５５を通過する燃焼ガスによって加熱
されて軟化又は溶融する。そして、軟化状態又は溶融状
態の粉末材料は、第２の空孔５５内を下流側の開口方向
に加速され、同開口から吐出される。
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン５１へと搬送された粉末材料は、第２の
空孔５５内において溶射ガン５１に供給される。このと
き、燃焼室５２で燃料及び酸素を燃焼させると、粉末材
料が、第２の空孔５５を通過する燃焼ガスによって加熱
されて軟化又は溶融する。そして、軟化状態又は溶融状
態の粉末材料は、第２の空孔５５内を下流側の開口方向
に加速され、同開口から吐出される。
【００３６】前述したように、噴射ノズルとは、軟化又
は溶融状態の粉末材料が外部に吐出されるときの流路と
なるもので、燃焼室から小径に絞りこまれた部分をい
う。本実施形態の場合、第２の空孔５５のうち搬送チュ
ーブ１６の接続部分から前方の部分が、噴射ノズルに相
当する。本実施形態では、この噴射ノズルの長さＬは８
センチメートル以下、好ましくは６．５センチメートル
以下である。この噴射ノズルの長さＬが８センチメート
ルを超えるとスピッティングが発生する。このため、噴
射ノズルの長さＬを８センチメートル以下とすること
で、スピッティングの発生を抑制することができ、６．
５センチメートル以下とすれば、その効果を一段と高め
ることができる。よって、本実施形態の場合も、緻密で
表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる。
は溶融状態の粉末材料が外部に吐出されるときの流路と
なるもので、燃焼室から小径に絞りこまれた部分をい
う。本実施形態の場合、第２の空孔５５のうち搬送チュ
ーブ１６の接続部分から前方の部分が、噴射ノズルに相
当する。本実施形態では、この噴射ノズルの長さＬは８
センチメートル以下、好ましくは６．５センチメートル
以下である。この噴射ノズルの長さＬが８センチメート
ルを超えるとスピッティングが発生する。このため、噴
射ノズルの長さＬを８センチメートル以下とすること
で、スピッティングの発生を抑制することができ、６．
５センチメートル以下とすれば、その効果を一段と高め
ることができる。よって、本実施形態の場合も、緻密で
表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することができる。
【００３７】なお、本実施形態における溶射ガン５１
は、従来の高速フレーム溶射機に比べて噴射ノズルが短
いので、粉末材料の飛行速度が遅く、得られる溶射皮膜
は気孔を多く含んだものになるおそれがある。しかし、
本実施形態で使用される溶射材料はＤ９０％が２０μｍ
以下と細粒の粉末材料であるので、軟化又は溶融しやす
い。しかも、溶射ガン５１は、従来の高速フレーム溶射
機に比べてノズルの内径が絞り込まれているため、粉末
材料の飛行速度を上げることができる。このため、溶射
皮膜を緻密化することができる。
は、従来の高速フレーム溶射機に比べて噴射ノズルが短
いので、粉末材料の飛行速度が遅く、得られる溶射皮膜
は気孔を多く含んだものになるおそれがある。しかし、
本実施形態で使用される溶射材料はＤ９０％が２０μｍ
以下と細粒の粉末材料であるので、軟化又は溶融しやす
い。しかも、溶射ガン５１は、従来の高速フレーム溶射
機に比べてノズルの内径が絞り込まれているため、粉末
材料の飛行速度を上げることができる。このため、溶射
皮膜を緻密化することができる。
【００３８】（第４の実施形態）以下、本発明を具体化
した第４の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図５に示
すプラズマ溶射ガン６１（以下、溶射ガン６１ともい
う。）を使用したものである。従って、供給機１２及び
粉末材料については前記第１実施形態のものと同一であ
るので、その説明は省略する。
した第４の実施形態について図面に基づき説明する。本
実施形態における溶射システムは、溶射機として、前記
第１実施形態における溶射ガン１１に代えて、図５に示
すプラズマ溶射ガン６１（以下、溶射ガン６１ともい
う。）を使用したものである。従って、供給機１２及び
粉末材料については前記第１実施形態のものと同一であ
るので、その説明は省略する。
【００３９】図５に基づいて溶射ガン６１について説明
する。溶射ガン６１は、粉末材料をプラズマジェットで
加熱して軟化又は溶融させて吐出するためのものであ
る。溶射ガン６１はカソード６２とアノード６３を備
え、両電極６２，６３間に点弧したアーク放電によって
高温高圧のプラズマジェットが形成されるようになって
いる。また溶射ガン６１は、プラズマ作動ガス（アルゴ
ン、ヘリウムなど）の導入路６４を備えている。プラズ
マ作動ガスは、図示しない供給源から前記導入路６４を
経て前記電極６２，６３の近傍に供給されるようになっ
ている。さらに、電極６２，６３の周囲には、電極６
２，６３を冷却するための冷却媒体（冷却水）の流路６
５が形成されている。冷却媒体は、図示しない供給源か
ら溶射ガン６１に供給され、導入路６６を経て前記流路
６５へと導入された後、導出路６７から溶射ガン６１の
外に排出されるようになっている。
する。溶射ガン６１は、粉末材料をプラズマジェットで
加熱して軟化又は溶融させて吐出するためのものであ
る。溶射ガン６１はカソード６２とアノード６３を備
え、両電極６２，６３間に点弧したアーク放電によって
高温高圧のプラズマジェットが形成されるようになって
いる。また溶射ガン６１は、プラズマ作動ガス（アルゴ
ン、ヘリウムなど）の導入路６４を備えている。プラズ
マ作動ガスは、図示しない供給源から前記導入路６４を
経て前記電極６２，６３の近傍に供給されるようになっ
ている。さらに、電極６２，６３の周囲には、電極６
２，６３を冷却するための冷却媒体（冷却水）の流路６
５が形成されている。冷却媒体は、図示しない供給源か
ら溶射ガン６１に供給され、導入路６６を経て前記流路
６５へと導入された後、導出路６７から溶射ガン６１の
外に排出されるようになっている。
【００４０】一方、プラズマジェットが吐出される溶射
ガン６１の前端（図５では右側）開口（吐出口）のさら
に前方には、供給機１２（図２参照）から延びる搬送チ
ューブ１６が配置されている。このため、搬送チューブ
１６を経由して供給機１２から溶射ガン６１へと搬送さ
れる粉末材料は、溶射ガン６１の内部でなく外部におい
て溶射ガン６１に供給されるようになっている。
ガン６１の前端（図５では右側）開口（吐出口）のさら
に前方には、供給機１２（図２参照）から延びる搬送チ
ューブ１６が配置されている。このため、搬送チューブ
１６を経由して供給機１２から溶射ガン６１へと搬送さ
れる粉末材料は、溶射ガン６１の内部でなく外部におい
て溶射ガン６１に供給されるようになっている。
【００４１】次に、上記のように構成された溶射システ
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン６１へと搬送された粉末材料は、溶射ガ
ン６１の前端開口のさらに前方位置において溶射ガン６
１に供給される。このとき、電極６２，６３に通電して
プラズマジェットを形成させると、粉末材料が、溶射ガ
ン６１の前端開口から吐出されるプラズマジェットによ
って加熱されて軟化又は溶融するとともに加速される。
ムの作用を説明する。供給機１２から搬送チューブ１６
を経て溶射ガン６１へと搬送された粉末材料は、溶射ガ
ン６１の前端開口のさらに前方位置において溶射ガン６
１に供給される。このとき、電極６２，６３に通電して
プラズマジェットを形成させると、粉末材料が、溶射ガ
ン６１の前端開口から吐出されるプラズマジェットによ
って加熱されて軟化又は溶融するとともに加速される。
【００４２】本実施形態によれば、従来の溶射機のよう
に粉末材料を溶射ガン６１の内部で加熱して軟化又は溶
融するのでなく、溶射ガン６１の外部で加熱して軟化又
は溶融するようになっている。このため、細粒の粉末材
料を使用した場合であってもスピッティングの発生を回
避することができる。よって、緻密で表面粗さの小さい
溶射皮膜を形成することができる。
に粉末材料を溶射ガン６１の内部で加熱して軟化又は溶
融するのでなく、溶射ガン６１の外部で加熱して軟化又
は溶融するようになっている。このため、細粒の粉末材
料を使用した場合であってもスピッティングの発生を回
避することができる。よって、緻密で表面粗さの小さい
溶射皮膜を形成することができる。
【００４３】なお、前記実施形態を次のように変更して
構成することもできる。 ・ 前記第１〜第３実施形態では溶射機として高速フレ
ーム溶射ガン１１，４１，５１を用いたが、その他のガ
ス式溶射機で具体化してもよいし、プラズマ溶射機など
の電気式溶射機で具体化してもよい。
構成することもできる。 ・ 前記第１〜第３実施形態では溶射機として高速フレ
ーム溶射ガン１１，４１，５１を用いたが、その他のガ
ス式溶射機で具体化してもよいし、プラズマ溶射機など
の電気式溶射機で具体化してもよい。
【００４４】・ 前記第１実施形態では噴出口１８を円
孔としたが、円孤状の長孔であってもよい。 ・ 前記第１実施形態では噴出口１８を円環状に並べて
形成したが、環状であれば四角環状などであってもよ
い。
孔としたが、円孤状の長孔であってもよい。 ・ 前記第１実施形態では噴出口１８を円環状に並べて
形成したが、環状であれば四角環状などであってもよ
い。
【００４５】・ 前記第１実施形態では溶射ガン１１に
接続される搬送チューブ１６の本数を２本としたが、１
本又は３本以上としてもよい。また、前記第４実施形態
では溶射ガン６１に接続される搬送チューブ１６の本数
を１本としたが、２本以上としてもよい。
接続される搬送チューブ１６の本数を２本としたが、１
本又は３本以上としてもよい。また、前記第４実施形態
では溶射ガン６１に接続される搬送チューブ１６の本数
を１本としたが、２本以上としてもよい。
【００４６】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさ
らに具体的に説明する。実施例１〜６及び比較例１〜１
５ではそれぞれ、下記表１に示す溶射機と供給機を組み
合わせた溶射システムを用いて、同表１に示す組成及び
粒度分布を有する粉末材料を基材（ＳＳ４００鋼板）上
に下記の溶射条件で溶射した。基材上に溶射皮膜を形成
できたものについては、溶射皮膜の表面粗さＲａ及び緻
密さを下記のようにして評価した。その結果を表１に示
す。なお、表１中の皮膜形成の欄の評価は、溶射皮膜が
形成できたものを○、溶射機でスピッティングが発生し
て溶射皮膜が形成できなかったものを×、供給機から溶
射機へ粉末材料を供給できず溶射皮膜が形成できなかっ
たものを××として評価した。また、表１中の供給機の
欄の「ＡＭ−３０」及び「ＰＬ−２５」はテクノサーブ
社製の供給機の商品名、「１２６４」はＰＲＡＸＡＩＲ
社製の供給機の商品名である。
らに具体的に説明する。実施例１〜６及び比較例１〜１
５ではそれぞれ、下記表１に示す溶射機と供給機を組み
合わせた溶射システムを用いて、同表１に示す組成及び
粒度分布を有する粉末材料を基材（ＳＳ４００鋼板）上
に下記の溶射条件で溶射した。基材上に溶射皮膜を形成
できたものについては、溶射皮膜の表面粗さＲａ及び緻
密さを下記のようにして評価した。その結果を表１に示
す。なお、表１中の皮膜形成の欄の評価は、溶射皮膜が
形成できたものを○、溶射機でスピッティングが発生し
て溶射皮膜が形成できなかったものを×、供給機から溶
射機へ粉末材料を供給できず溶射皮膜が形成できなかっ
たものを××として評価した。また、表１中の供給機の
欄の「ＡＭ−３０」及び「ＰＬ−２５」はテクノサーブ
社製の供給機の商品名、「１２６４」はＰＲＡＸＡＩＲ
社製の供給機の商品名である。
【００４７】＜溶射条件＞
（実施例１〜４、比較例１，６〜９）
溶射機：ウィティコジャパン社製θ−Ｇｕｎ、酸素流
量：１９００ｓｃｆｈ、灯油流量：５．１ｇｐｈ、溶射
距離：２５０ｍｍ、膜厚：２００μｍ （実施例５、比較例１０，１１） 溶射機：ＰＲＡＸＡＩＲ社製ＳＧ−１００、電流：７０
０Ａ、Ａｒ：５０ｐｓｉ、Ｈｅ：９０ｐｓｉ、粉末供給
ユニット：外部供給タイプ、膜厚：２００μｍ （実施例６） 溶射機：ＳＵＬＺＥＲ ＭＥＴＣＯ社製ダイヤモンドジ
ェット・スタンダードタイプ（ＤＪ−ＳＴＤ）、酸素流
量：４０（目盛）、プロピレン流量：３８（目盛）、ａ
ｉｒ：４７（目盛）、溶射距離：２００ｍｍ、膜厚：２
００μｍ （比較例２〜４，１２〜１５） 溶射機：ＰＲＡＸＡＩＲ／ＴＡＦＡ社製ＨＶＯＦ溶射機
ＪＰ−５０００、バレル（噴射ノズルの長さ）：１０．
１６センチメートル（＝４インチ）、酸素流量：１９０
０ｓｃｆｈ、灯油流量：５．１ｇｐｈ、溶射距離：３８
０ｍｍ、膜厚：２００μｍ （比較例５） 溶射機：ＤＥＬＯＲＯ ＳＴＥＥＬＩＴＥ ＣＯＡＴＩ
ＮＧ社製ＪＥＴ−ＫＯＴＥ、酸素流量：１０００（目
盛）、プロピレン流量：６３（目盛）、パイロットガス
Ｈ2：１０（目盛）、パイロットガスＯ2：１０（目
盛）、溶射距離：２００ｍｍ、膜厚：２００μｍ ＜表面粗さＲａの評価＞ 溶射皮膜の表面粗さＲａを下記の条件で測定し、Ｒａが
１．０μｍ未満のものを◎、１．０μｍ以上２．０μｍ
未満のものを○、２．０μｍ以上３．０μｍ未満のもの
を△、３．０μｍ以上のものを×と評価した。
量：１９００ｓｃｆｈ、灯油流量：５．１ｇｐｈ、溶射
距離：２５０ｍｍ、膜厚：２００μｍ （実施例５、比較例１０，１１） 溶射機：ＰＲＡＸＡＩＲ社製ＳＧ−１００、電流：７０
０Ａ、Ａｒ：５０ｐｓｉ、Ｈｅ：９０ｐｓｉ、粉末供給
ユニット：外部供給タイプ、膜厚：２００μｍ （実施例６） 溶射機：ＳＵＬＺＥＲ ＭＥＴＣＯ社製ダイヤモンドジ
ェット・スタンダードタイプ（ＤＪ−ＳＴＤ）、酸素流
量：４０（目盛）、プロピレン流量：３８（目盛）、ａ
ｉｒ：４７（目盛）、溶射距離：２００ｍｍ、膜厚：２
００μｍ （比較例２〜４，１２〜１５） 溶射機：ＰＲＡＸＡＩＲ／ＴＡＦＡ社製ＨＶＯＦ溶射機
ＪＰ−５０００、バレル（噴射ノズルの長さ）：１０．
１６センチメートル（＝４インチ）、酸素流量：１９０
０ｓｃｆｈ、灯油流量：５．１ｇｐｈ、溶射距離：３８
０ｍｍ、膜厚：２００μｍ （比較例５） 溶射機：ＤＥＬＯＲＯ ＳＴＥＥＬＩＴＥ ＣＯＡＴＩ
ＮＧ社製ＪＥＴ−ＫＯＴＥ、酸素流量：１０００（目
盛）、プロピレン流量：６３（目盛）、パイロットガス
Ｈ2：１０（目盛）、パイロットガスＯ2：１０（目
盛）、溶射距離：２００ｍｍ、膜厚：２００μｍ ＜表面粗さＲａの評価＞ 溶射皮膜の表面粗さＲａを下記の条件で測定し、Ｒａが
１．０μｍ未満のものを◎、１．０μｍ以上２．０μｍ
未満のものを○、２．０μｍ以上３．０μｍ未満のもの
を△、３．０μｍ以上のものを×と評価した。
【００４８】表面粗さＲａの測定条件
装置：表面粗さ測定機（サーフコム１４００Ｄ−１２；
株式会社東京精密製）、測定長さ：１０．０ｍｍ、カッ
トオフ波長：０．８ｍｍ、測定速度：０．３０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、先端子：ｒ＝５μｍ ＜緻密さの評価＞実施例１〜６及び比較例１〜１５の全
てについて、前記溶射条件のうち膜厚を３０μｍに変更
し、膜厚３０μｍの溶射皮膜で被覆された基材に対し、
塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）を行った。溶射
皮膜で被覆された基材の表面に塩水を噴霧し、２４時間
経過後に赤錆が認められたものを×、２４時間経過後に
赤錆が認められなかったものを○と評価した。
株式会社東京精密製）、測定長さ：１０．０ｍｍ、カッ
トオフ波長：０．８ｍｍ、測定速度：０．３０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、先端子：ｒ＝５μｍ ＜緻密さの評価＞実施例１〜６及び比較例１〜１５の全
てについて、前記溶射条件のうち膜厚を３０μｍに変更
し、膜厚３０μｍの溶射皮膜で被覆された基材に対し、
塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）を行った。溶射
皮膜で被覆された基材の表面に塩水を噴霧し、２４時間
経過後に赤錆が認められたものを×、２４時間経過後に
赤錆が認められなかったものを○と評価した。
【００４９】
【表１】
表１に示すように、実施例１〜６で得られた溶射皮膜は
いずれも、表面粗さＲａに関する評価が良好（◎又は
○）であり、緻密さに関する評価も良好（○）であっ
た。それに対し、比較例１〜１５の場合は、比較例１，
比較例１３及び比較例１５を除いて、溶射皮膜を形成す
ることができず、形成できた場合でも表面粗さＲａ及び
緻密さに関する評価が不良（×）であった。
いずれも、表面粗さＲａに関する評価が良好（◎又は
○）であり、緻密さに関する評価も良好（○）であっ
た。それに対し、比較例１〜１５の場合は、比較例１，
比較例１３及び比較例１５を除いて、溶射皮膜を形成す
ることができず、形成できた場合でも表面粗さＲａ及び
緻密さに関する評価が不良（×）であった。
【００５０】次に、前記実施形態から把握できる技術的
思想について以下に記載する。 ・ 前記溶射機が高速フレーム溶射ガンであることを特
徴とする請求項１に記載の溶射方法。高速フレーム溶射
の場合、他の溶射法の場合に比べて溶射用粉末が大きく
加速され基材に対し強く衝突する。このため、より確実
に緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することがで
きる。
思想について以下に記載する。 ・ 前記溶射機が高速フレーム溶射ガンであることを特
徴とする請求項１に記載の溶射方法。高速フレーム溶射
の場合、他の溶射法の場合に比べて溶射用粉末が大きく
加速され基材に対し強く衝突する。このため、より確実
に緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜を形成することがで
きる。
【００５１】・ 粉末材料を加熱して軟化又は溶融させ
て吐出する溶射機と、その溶射機に対し連結配管を介し
て連結されて該連結配管を経由して前記溶射機に粉末材
料を供給する供給機とを備えた溶射システムであって、
前記粉末材料が、小粒子径側からの積算粒子体積が全粒
子体積の９０％に相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μ
ｍ以下であるとともに、前記供給機にあっては、貯留槽
に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管に接続
されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そのフィ
ードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフィード
ノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノズル内
に粉末材料が吸引されるように構成し、前記溶射機にあ
っては、加熱して軟化又は溶融された粉末材料が、噴出
口から噴出される圧縮ガスによる筒状の気流の内側を通
過して吐出されるように構成したことを特徴とする溶射
システム。本溶射システムの場合、他のシステムに比べ
て粉末材料が安定して溶射機に供給され、スピッティン
グが発生することなく安定した溶射施工が可能になる。
このため、より確実に緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜
を形成することができる。
て吐出する溶射機と、その溶射機に対し連結配管を介し
て連結されて該連結配管を経由して前記溶射機に粉末材
料を供給する供給機とを備えた溶射システムであって、
前記粉末材料が、小粒子径側からの積算粒子体積が全粒
子体積の９０％に相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μ
ｍ以下であるとともに、前記供給機にあっては、貯留槽
に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管に接続
されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そのフィ
ードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフィード
ノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノズル内
に粉末材料が吸引されるように構成し、前記溶射機にあ
っては、加熱して軟化又は溶融された粉末材料が、噴出
口から噴出される圧縮ガスによる筒状の気流の内側を通
過して吐出されるように構成したことを特徴とする溶射
システム。本溶射システムの場合、他のシステムに比べ
て粉末材料が安定して溶射機に供給され、スピッティン
グが発生することなく安定した溶射施工が可能になる。
このため、より確実に緻密で表面粗さの小さい溶射皮膜
を形成することができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１から請求項４
に記載の発明によれば、緻密で表面粗さの小さい溶射皮
膜を形成することができる。
ため、次のような効果を奏する。請求項１から請求項４
に記載の発明によれば、緻密で表面粗さの小さい溶射皮
膜を形成することができる。
【図１】 （ａ）は第１実施形態における溶射機を示す
側断面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同背面図。
側断面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同背面図。
【図２】 第１実施形態における供給機を示す模式図。
【図３】 第２実施形態における溶射機を示す模式図。
【図４】 第３実施形態における溶射機を示す模式図。
【図５】 第４実施形態における溶射機を示す側断面
図。
図。
１１…溶射機としての溶射ガン、１２…供給機、１６…
連結配管としての搬送チューブ、１８…噴出口、２０…
気流、２４…貯留槽、２６…フィードノズル、Ｌ…噴射
ノズルの長さ。
連結配管としての搬送チューブ、１８…噴出口、２０…
気流、２４…貯留槽、２６…フィードノズル、Ｌ…噴射
ノズルの長さ。
フロントページの続き
(72)発明者 大澤 悟
愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１
番地の１ 株式会社フジミインコーポレー
テッド内
Ｆターム(参考） 4D075 AA18 BB29X BB56X CA48
DA06 DA23 DB01 EA15 EB01
4K031 CB18 DA01 DA04 EA07
Claims (4)
- 【請求項１】 供給機から連結配管を経由して供給され
る粉末材料を溶射機において加熱して軟化又は溶融させ
て吐出する溶射方法であって、 小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、 貯留槽に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管
に接続されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そ
のフィードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフ
ィードノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノ
ズル内に粉末材料を吸引する機構を有した供給機を使用
し、 加熱して軟化又は溶融された粉末材料を、噴出口から噴
出される圧縮ガスによる筒状の気流の内側を通過させて
吐出する機構を有した溶射機を使用することを特徴とす
る溶射方法。 - 【請求項２】 供給機から連結配管を経由して供給され
る粉末材料を溶射機において加熱して軟化又は溶融させ
て吐出する溶射方法であって、 小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、 貯留槽に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管
に接続されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そ
のフィードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフ
ィードノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノ
ズル内に粉末材料を吸引する機構を有した供給機を使用
し、 噴射ノズル内で燃料及び酸素を燃焼させ、そのときに生
じる燃焼ガスによって同噴射ノズル内で粉末材料を加熱
して軟化又は溶融させて加速し、同噴射ノズルから直接
外部に吐出する機構を有した溶射機を使用することを特
徴とする溶射方法。 - 【請求項３】 供給機から連結配管を経由して供給され
る粉末材料を溶射機において加熱して軟化又は溶融させ
て吐出する溶射方法であって、 小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、 貯留槽に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管
に接続されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そ
のフィードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフ
ィードノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノ
ズル内に粉末材料を吸引する機構を有した供給機を使用
し、 加熱して軟化又は溶融された粉末材料を、８センチメー
トル以下の長さの噴射ノズルを通過して吐出する機構を
有した溶射機を使用することを特徴とする溶射方法。 - 【請求項４】 供給機から連結配管を経由して供給され
る粉末材料を溶射機において加熱して軟化又は溶融させ
て吐出する溶射方法であって、 小粒子径側からの積算粒子体積が全粒子体積の９０％に
相当する粒子径（Ｄ９０％）が２０μｍ以下である粉末
材料を使用するとともに、 貯留槽に貯留される粉末材料の表面近傍に前記連結配管
に接続されたフィードノズルの上流側端部を配置し、そ
のフィードノズルの上流側端部近傍の雰囲気に比べてフ
ィードノズル内の雰囲気を負圧とすることでフィードノ
ズル内に粉末材料を吸引する機構を有した供給機を使用
し、 吐出口の外部で粉末材料を加熱して軟化又は溶融させて
加速する機構を有したプラズマ溶射機を使用することを
特徴とする溶射方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001317497A JP2003129212A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 溶射方法 |
| EP02801574A EP1445343A4 (en) | 2001-10-15 | 2002-10-15 | METHOD AND SYSTEM FOR THERMAL SPRAYING |
| PCT/JP2002/010685 WO2003033756A1 (fr) | 2001-10-15 | 2002-10-15 | Procede et systeme de pulverisation thermique |
| US10/492,824 US20050000424A1 (en) | 2001-10-15 | 2002-10-15 | Method and system for thermal spraying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001317497A JP2003129212A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003129212A true JP2003129212A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19135358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001317497A Pending JP2003129212A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 溶射方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050000424A1 (ja) |
| EP (1) | EP1445343A4 (ja) |
| JP (1) | JP2003129212A (ja) |
| WO (1) | WO2003033756A1 (ja) |
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| KR100924821B1 (ko) | 2009-06-16 | 2009-11-03 | 주식회사 봉화라이너 | 용사장치 |
| US8066795B2 (en) | 2006-09-12 | 2011-11-29 | Fujimi Incorporated | Thermal spray powder and thermal spray coating |
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- 2001-10-15 JP JP2001317497A patent/JP2003129212A/ja active Pending
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- 2002-10-15 EP EP02801574A patent/EP1445343A4/en not_active Withdrawn
- 2002-10-15 WO PCT/JP2002/010685 patent/WO2003033756A1/ja active Application Filing
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